Επισκόπηση: Καλύμματα λέιζερ με σκόνη 316L
Η κάλυψη με λέιζερ, ως διαδικασία 3D εκτύπωσης, είναι μια τεχνική κατευθυνόμενης εναπόθεσης ενέργειας (DED).Περιλαμβάνει την ταυτόχρονη τροφοδοσία υλικού σκόνης και τη χρήση μιας ακτίνας λέιζερ υψηλής ισχύος για τη δημιουργία μιας δεξαμενής τήξης σε ένα υπόστρωμα, χτίζοντας το υλικό στρώμα με στρώμα για να σχηματίσουν ένα τρισδιάστατο αντικείμενο ή να επικαλύψουν μια επιφάνεια.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L είναι ένα από τα πιο δημοφιλή και ευέλικτα υλικά για αυτή τη διαδικασία λόγω της εξαιρετικής ισορροπίας των ιδιοτήτων του.
Η διαδικασία: Πώς λειτουργεί η κάλυψη με λέιζερ (DED) με το 316L
Τροφή σκόνης: Η σφαιρική σκόνη 316L τροφοδοτείται μέσω ενός ομοαξονικού ή εκτός άξονα ακροφύλλου, που κατευθύνεται με ακρίβεια στο σημείο εστίασης της ακτίνας λέιζερ.
Λήψη με λέιζερ: Ένα λέιζερ υψηλής ισχύος (συχνά λέιζερ ινών) δημιουργεί μια μικρή, τοπική δεξαμενή τήξης στην επιφάνεια του υποστρώματος (ή του προηγούμενου στρώματος).
Αποσύνθεση υλικού: Το 316L σε σκόνη εγχέεται σε αυτή τη δεξαμενή τήξης, όπου λιώνει αμέσως και συγχωνεύεται με το υπόστρωμα.
Κατασκευή στρώματος: Η συναρμολόγηση της κεφαλής λέιζερ και του ακροφύσκου κινείται σύμφωνα με μια προπρογραμματισμένη διαδρομή (CNC), καταθέτοντας ίχνη υλικού δίπλα δίπλα για να δημιουργήσει ένα ενιαίο στρώμα.Χτίζοντας το μέρος προς τα πάνω.
Προστασία: Όλη η διαδικασία διεξάγεται κάτω από μια θήκη από αδρανές αέρια (αργκόνιο ή άζωτο) για να αποφευχθεί η οξείδωση του λιωμένου ανοξείδωτου χάλυβα,που είναι κρίσιμο για τη διατήρηση της αντοχής στη διάβρωση του 316L.
Βασικά χαρακτηριστικά της σκόνης 316L για επικάλυψη με λέιζερ
Οι ιδιότητες της σκόνης είναι κρίσιμες για μια σταθερή και υψηλής ποιότητας διαδικασία:
| Χαρακτηριστικό |
Απαιτήσεις για επικάλυψη με λέιζερ |
Γιατί έχει σημασία; |
| Σχήμα σωματιδίων |
Σφαιρικό |
Διασφαλίζει συνεπή ροή από το τροφοδοτικό, ομοιόμορφη τήξη και υψηλή πυκνότητα στο τελικό μέρος. |
| Κατανομή μεγέθους σωματιδίων |
Συνήθως 45-105 μm ή 50-150 μm (πιο τραχύς από ό,τι για σύντηξη στο στρώμα σκόνης) |
Μια πιο χοντρή σκόνη είναι λιγότερο πιθανό να ανατιναχτεί από το αέριο προστασίας και είναι πιο κατάλληλη για το σύστημα παράδοσης σφυρηλατημένης σκόνης. |
| Δυνατότητα ροής |
Εξαιρετικό. |
Αποτρέπει την απόφραξη του τροφοδοτητή και του ακροφύλλου, εξασφαλίζοντας συνεπή ταχύτητα τροφοδοσίας υλικού για ομοιόμορφα στρώματα επικάλυψης. |
| Χημική σύνθεση |
Πρέπει να πληροί την ASTM A240 για το 316L (χαμηλό άνθρακα, ~17% Cr, ~12% Ni, ~2,5% Mo) |
Η χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα εμποδίζει την κατάπτωση καρβιδίου κατά τη διάρκεια της ταχείας ψύξης, διατηρώντας την αντοχή στη διάβρωση. |
Τα πλεονεκτήματα της χρήσης του 316L σε επικάλυψη με λέιζερ
Εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση: Ο κύριος λόγος για την επιλογή του 316L. Έχει εξαιρετική απόδοση σε σκληρά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που περιέχουν χλωρίδια (π.χ. θαλάσσια, χημική επεξεργασία).
Καλές Μηχανικές Ιδιότητες: Προσφέρει ένα συνδυασμό καλής αντοχής, αντοχής και ευκαμψίας στην κατάσταση της επένδυσης.
Επισκευή και ανακαίνιση: Αυτή είναι μια σημαντική εφαρμογή.Οι τροχοί) που κατασκευάζονται από ανοξείδωτο της σειράς 300 μπορούν να αποκατασταθούν στις αρχικές τους διαστάσεις και επιδόσεις με επένδυση με 316L.
Μεγάλης κλίμακας κατασκευές και υβριδική κατασκευή: Η DED δεν περιορίζεται από ένα στρώμα σκόνης, επιτρέποντας τη δημιουργία πολύ μεγάλων μεταλλικών δομών ή προσθέτοντας χαρακτηριστικά σε υπάρχοντα σφυρηλατημένα ή μηχανοποιημένα μέρη.
Λειτουργικά διαβαθμισμένα υλικά: Είναι δυνατόν να αναμειγνύεται σκόνη 316L με άλλες σκόνες (π.χ. Inconel, Stellite) κατά τη διάρκεια της διαδικασίας για τη δημιουργία ζώνης μετάβασης με διαβαθμισμένες ιδιότητες.
Τυπικές εφαρμογές
Επισκευή και επισκευή εξαρτημάτων:
Επισκευή διαβρωμένων τροχών και περιβλήτων αντλιών.
Ανασυγκρότηση φθαρμένων άξονων τουρμπίνων και εξαρτημάτων κινητήρων.
Ανακαλύπτουν τα ίδια μηχανικά μέρη.
Επεξεργασία επιφάνειας για προστασία από φθορά και διάβρωση:
Εφαρμογή ενός ανθεκτικού στη διάβρωση στρώματος 316L σε φθηνότερο υποστρώμα χάλυβα χαμηλής κράσης (π.χ. για χημικές δεξαμενές, σωλήνες, βαλβίδες).
3D κατασκευή μεγάλων εξαρτημάτων:
Κατασκευή μεγάλων, σχεδόν σχήματος δικτύου εξαρτημάτων όπως θαλάσσιες προπέλες, βιομηχανικές βαλβίδες, και εξατομικευμένα εργαλεία.
Υβριδική κατασκευή:
Ένα σχεδόν καθαρό σχήμα κατασκευάζεται μέσω DED και στη συνέχεια τελειώνει σε υψηλή ανοχή με επεξεργασία CNC, όλα στην ίδια πλατφόρμα μηχανής.
Σύγκριση με τη σύντηξη στα στρώματα σκόνης (π.χ. SLM/L-PBF)
Είναι σημαντικό να διακρίνουμε το Laser Cladding (DED) από την πιο κοινή διαδικασία 3D εκτύπωσης, την επιλεκτική λιπαντική εκτύπωση λέιζερ (SLM).
| Ειδικότητα |
Συσκευές για την κατασκευή ηλεκτρικών κυψελών |
Σύνθεση σε σκόνη (SLM/L-PBF) με 316L |
| Κατασκευή φάκελου |
Πολύ μεγάλα (μέτρα) |
Περιορίζεται από το μέγεθος του στρώματος σκόνης (συνήθως < 500 mm) |
| Ανάλυση και επιφάνεια |
Κάτω (ακατέργαστη επιφάνεια, απαιτεί μηχανική επεξεργασία) |
Υψηλότερη (τελές λεπτομέρειες, ομαλότερη κατασκευαστική επιφάνεια) |
| Ταχύτητα εκτύπωσης |
Πολύ υψηλή (σε kg/ώρα) |
Αργότερα (σε cm3/ώρα) |
| Ακριβότητα και Πολυπλοκότητα |
Κάτω, κατάλληλο για απλούστερες, μεγαλύτερες γεωμετρίες |
Υψηλότερη, ικανή για πολύπλοκες, περίπλοκες γεωμετρικές |
| Πρωτογενής περίπτωση χρήσης |
Επισκευές, μεγάλα εξαρτήματα, επικαλύψεις, υβριδική κατασκευή |
Κατασκευή σύνθετων εξαρτημάτων και πρωτοτύπων τελικής χρήσης |
| Μέγεθος σκόνης |
Πιο τραχύ (45-150 μm) |
Πιο λεπτή (15-45 μm) |
| Ενεργειακή Εργασία |
Κάτω (μετάλλευση σκόνης) |
Πολύ υψηλή (η μη χρησιμοποιημένη σκόνη ανακυκλώνεται) |
Συμπεράσματα
Το 316L από ανοξείδωτο χάλυβα σε σκόνη είναι μια ιδανική πρώτη ύλη για την 3D εκτύπωση Laser Cladding (DED).Και η συγκολλητικότητα το κάνει τέλειο για απαιτητικές εφαρμογές όπως η επισκευή εξαρτημάτων.Αν και δεν προσφέρει τις λεπτομέρειες της σύντηξης σκόνης, η δύναμή του έγκειται στην ταχύτητα, την επεκτασιμότητα,και μοναδική ικανότητα προσθήκης υλικού σε υπάρχοντα εξαρτήματα.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
